高速动车组铝合金车.ppt

高速动车组铝合金车体焊接工艺汇报 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 Page 2 汇报提纲 Page 3 Page 4 第一部分 概述 轻量化铝合金车体制造技术是动车组九大关键技术之一 车体为筒形整体承载结构 由大型 中空 薄壁铝合金挤压型材双面焊接而成 与欧洲高速动车组车体相比 CRH2型动车组铝合金车体所采用的型材壁厚更薄 最薄处只有1 5mm 车体重量更轻 因此CRH2型动车组在铝合金车体的焊接要求比欧洲动车组铝合金车体的更高更难 Page 5 第一部分 概述 车体用材料强度表 Page 6 第一部分 概述 中空薄壁车体结构 高速动车组铝合金车体焊接技术是车体制造的关键技术 包括以下几个方面 焊接工艺焊接设备焊接材料 第二部分 目前铝合金焊接技术 1 焊接工艺由于铝合金热导率高 线膨胀系数大 焊接后结构产生严重的焊接变形 焊接接头软化严重 接头强度系数低 接头存在较大的焊接残余应力 铝合金焊接对原材料 焊接设备 焊接保护气体 焊丝 焊工的技能等方面的要求较高 铝合金车体设计图纸中对于焊缝的质量要求分为Q R S T 气等五个等级的要求 第二部分 目前铝合金焊接技术 1 焊接变形控制技术采取合理的焊接顺序 第二部分 目前铝合金焊接技术 2 1 3 3 1 2 3 2 1 3 3 1 2 3 采用点焊工艺 第二部分 目前铝合金焊接技术 调修工艺 第二部分 目前铝合金焊接技术 2 焊接质量控制为控制高速动车组铝合金车体焊接的质量 从人员培训和工艺评定试验等方面进行了相关的准备 3 人员培训高速动车组铝合金车体的焊接操作人员处理取得了ISO9606 2或EN287 2相应的资质 上岗前还要经过相关的理论培训和实做适应性培训 第二部分 目前铝合金焊接技术 4 焊接工艺评定试验WPS流程 第二部分 目前铝合金焊接技术 试验过程中的通过宏观金相分析进行的参数改进 第二部分 目前铝合金焊接技术 根据上表的宏观分析对焊枪角度改进后的效果见下表 如图所示 焊枪角度为2 焊枪指向破口上边沿 可有利于氢气排出 减少上半部分气孔缺陷 第二部分 目前铝合金焊接技术 第二部分 目前铝合金焊接技术 5 焊接检测技术根据铝合金焊接质量控制的要求 针对不同的焊缝进行相应的检测 高速动车组铝合金车体焊缝检测方法包括了外观检验 VT 着色渗透探伤检验 PT X射线探伤检验 RT 和气密检验 通过以上检测技术和手段 能够准确判断出焊缝的外形尺寸 成型情况 表面及近表面缺陷 内部缺陷及气密性等 第二部分 目前铝合金焊接技术 2 焊接设备数字逆变脉冲MIG半自动焊机275台自动焊接机器人7台焊接专机3台电阻点焊机1台数字脉冲TIG焊机10台 第二部分 目前铝合金焊接技术 第二部分 目前铝合金焊接技术 自动焊接机器人 数字逆变脉冲MIG半自动焊机 第二部分 目前铝合金焊接技术 电阻点焊机 焊接专机 3 焊接材料 1 铝合金材料国产化为了保证使用在200公里动车组铝合金车体上的板材和型材均是经过了各项试验验证并合格了的材料 我们通过消化吸收川崎的技术资料编制了一套试验方法 焊缝基本性能试验方法热裂纹敏感性试验方法应力腐蚀试验方法疲劳强度试验方法 第二部分 目前铝合金焊接技术 第二部分 目前铝合金焊接技术 试验流程 2 焊丝目前高速动车组铝合金车体使用的焊丝为进口铝合金焊丝 焊丝牌号为ER5356 规格为 1 2 1 6两种 ER5356满足目前铝合金车体上所有铝合金板材 型材的焊接 第二部分 目前铝合金焊接技术 3 保护气体保护气体采用纯度大于99 999 的高纯氩气 供气形式为管道气体 第二部分 目前铝合金焊接技术 Page 26 Page 27 第三部分 目前存在的问题 通过对国外制造技术的引进消化吸收及再创新 目前四方已经掌握了先进的铝合金车体制造技术 但是在现场的生产过程中也存在着以下几个问题 原材料问题薄壁型材的焊接变形问题作业环境对焊接质量的影响问题 Page 28 第三部分 目前存在的问题 1 原材料问题国产化的底架边梁型材在组对工序中出现了上下边梁型材错边现象影响了底架边梁组对和焊接质量 增大了打磨及调修等下工序的操作难度 底架边梁点固焊情况 底架边梁插接错边示意图 Page 29 第三部分 目前存在的问题 2 薄壁型材的焊接变形问题由于CRH2型铝合金车体所采用的型材壁厚较薄 焊接时变形较大 曾经出现了试制时侧墙报废事故 后来四方调整了侧墙的焊接顺序及增加了反变形 侧墙焊接完工后轮廓度及直线度有了明显的提高 能够满足车体制造技术条件的要求 但是薄壁型材焊接后的变形给后工序调修增加了难度 四方目前正在进一步研究侧墙等关键薄壁部件的变形及控制技术 Page 30 第三部分 目前存在的问题 焊接顺序由原来的 1 3 2 4 5 6改为 1 5 2 4 3 6 图中1 2 3表示增加不同厚度的反变形垫块 Page 31 第三部分 目前存在的问题 3 作业环境对焊接质量的影响问题关于作业环境 温度 湿度 等对铝合金焊接质量的影响 特别时当作业环境的湿度超过80 时气孔数量呈明显上升趋势 将直接影响焊接的质量 Page 32 Page 33 第四部分 近期的研究方向 1 新型焊接方法工程应用的研究搅拌摩擦焊 FSW 激光复合焊 Page 34 第四部分 近期的研究方向 2 焊接残余应力对铝合金车体寿命的影响目前 铝合金车体的组焊工艺是采用预制反变形和刚性约束来控制车体的变形 在这种工艺下 车体完成后存在很大的工作应力和焊接残余应力 由于这些应力的存在会对车体的静态强度 动态强度产生多大的影响是我们正在研究的课题 Page 35 第四部分 近期的研究方向 3 铝合金焊丝国产化研究在铁道车辆领域 铝合金车